機(jī)械原理第七章

1、第七章第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)機(jī) 械械 原原 理理 河北工程大學(xué)河北工程大學(xué) 機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)系機(jī)械設(shè)計(jì)系20072007年年5 5 月月第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)u7-1、機(jī)械上的作用力及其運(yùn)轉(zhuǎn)過程機(jī)械上的作用力及其運(yùn)轉(zhuǎn)過程u7-2、機(jī)械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型及其運(yùn)動(dòng)方程u7-3、機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)1 1、作用在機(jī)械上的力、作用在機(jī)械上的力工作阻力工作阻力驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力7-1、機(jī)械上的作用力及其運(yùn)轉(zhuǎn)過程 驅(qū)動(dòng)力由原動(dòng)機(jī)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)力由原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生，它通常是機(jī)械運(yùn)生，它通常是機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度動(dòng)參數(shù)（位移、速度速度或時(shí)間）的函數(shù)

2、，稱為原動(dòng)機(jī)速度或時(shí)間）的函數(shù)，稱為原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。如三相異步電動(dòng)機(jī)的的機(jī)械特性。如三相異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力便是其轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。如驅(qū)動(dòng)力便是其轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)。如右圖所示，不同的原動(dòng)機(jī)具有不同右圖所示，不同的原動(dòng)機(jī)具有不同的機(jī)械特性。的機(jī)械特性。2 2、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程及特征、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程及特征 如上圖所示，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)分為啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、停車如上圖所示，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)分為啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、停車等三個(gè)階段。等三個(gè)階段。階段階段速度特征速度特征能量特征能量特征啟啟 動(dòng)動(dòng)原動(dòng)件的速度從零逐漸上原動(dòng)件的速度從零逐漸上升到開始穩(wěn)定的過程升到開始穩(wěn)定的過程W Wd d- -W Wc c= =E E2 2- -E E

3、1 10 0 穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行原動(dòng)件速度保持常數(shù)或在原動(dòng)件速度保持常數(shù)或在正常工作速度的平均值上正常工作速度的平均值上下作周期性的速度波動(dòng)下作周期性的速度波動(dòng) W Wd d- -W Wc c= =E E2 2- -E E1 1=0=0停停 車車原動(dòng)件速度從正常工作速原動(dòng)件速度從正常工作速度值下降到零度值下降到零 W Wd d- -W Wc c= =E E2 2- -E E1 100三個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)階段的特征：三個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)階段的特征： 機(jī)械動(dòng)能的增減形成機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)。引起機(jī)械振機(jī)械動(dòng)能的增減形成機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)。引起機(jī)械振動(dòng)，降低機(jī)械效率和工作可靠性，并影響零件的強(qiáng)度及壽命。動(dòng)，降低機(jī)械效率和工作可

4、靠性，并影響零件的強(qiáng)度及壽命。因此，對(duì)機(jī)械的速度波動(dòng)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，對(duì)機(jī)械的速度波動(dòng)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。3 3、機(jī)械速度調(diào)節(jié)的目的、機(jī)械速度調(diào)節(jié)的目的1 1、周期性速度波動(dòng)、周期性速度波動(dòng) 危害：危害： 引起動(dòng)壓力，引起動(dòng)壓力，和可靠性和可靠性 。 在機(jī)器中引起振動(dòng)，影響壽命、強(qiáng)度。在機(jī)器中引起振動(dòng)，影響壽命、強(qiáng)度。 影響工藝，產(chǎn)品質(zhì)量影響工藝，產(chǎn)品質(zhì)量。 2 2、非周期性速度波動(dòng)、非周期性速度波動(dòng) 危害：機(jī)器因速度過高而毀壞，或被迫停車。危害：機(jī)器因速度過高而毀壞，或被迫停車。 研究機(jī)器運(yùn)動(dòng)和外力的關(guān)系時(shí)，必須研究所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的研究機(jī)器運(yùn)動(dòng)和外力的關(guān)系時(shí)，必須研究所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能變化和所有外

5、力所作的功。這樣不方便。動(dòng)能變化和所有外力所作的功。這樣不方便。 單自由度的機(jī)械系統(tǒng)：單自由度的機(jī)械系統(tǒng)： 確定某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，就可以確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。故，確定某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，就可以確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。故，研究整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)問題就可以轉(zhuǎn)化為研究某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)問研究整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)問題就可以轉(zhuǎn)化為研究某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)問題。題。 為此，引出了等效力學(xué)模型與等效力、等效力矩、等效質(zhì)為此，引出了等效力學(xué)模型與等效力、等效力矩、等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等概念。量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等概念。 7-2、機(jī)械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型及其運(yùn)動(dòng)方程 等效力于等效力矩等效力于等效力矩是研究機(jī)器在已知力作用下的運(yùn)動(dòng)時(shí)，是研究機(jī)器在已

6、知力作用下的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用施加在機(jī)器某一構(gòu)件上的假想用施加在機(jī)器某一構(gòu)件上的假想F F或或M M代替作用在機(jī)器上所有已代替作用在機(jī)器上所有已知外力和力矩。知外力和力矩。 通常選擇根據(jù)其位置便于進(jìn)行機(jī)器運(yùn)動(dòng)分析的構(gòu)件為通常選擇根據(jù)其位置便于進(jìn)行機(jī)器運(yùn)動(dòng)分析的構(gòu)件為等等效構(gòu)件效構(gòu)件。 等效質(zhì)量與等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效質(zhì)量與等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是在使用等效力和等效力矩的是在使用等效力和等效力矩的同時(shí)，用集中在機(jī)器某一構(gòu)件上選定點(diǎn)的一個(gè)假想質(zhì)量代替同時(shí)，用集中在機(jī)器某一構(gòu)件上選定點(diǎn)的一個(gè)假想質(zhì)量代替整個(gè)機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。整個(gè)機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 為了方便，等效力和等效質(zhì)量的等效點(diǎn)應(yīng)和等效構(gòu)

7、件是為了方便，等效力和等效質(zhì)量的等效點(diǎn)應(yīng)和等效構(gòu)件是同一點(diǎn)和同一構(gòu)件；當(dāng)取繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，同一點(diǎn)和同一構(gòu)件；當(dāng)取繞固定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為一個(gè)與它共同轉(zhuǎn)動(dòng)的假想物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為一個(gè)與它共同轉(zhuǎn)動(dòng)的假想物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 等效構(gòu)件等效構(gòu)件：具有與原機(jī)械系統(tǒng)等效質(zhì)量或等效具有與原機(jī)械系統(tǒng)等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、其上作用有等效力或等效力矩，而且其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、其上作用有等效力或等效力矩，而且其運(yùn)動(dòng)與原機(jī)械系統(tǒng)相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)保持相同的構(gòu)件。運(yùn)動(dòng)與原機(jī)械系統(tǒng)相應(yīng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)保持相同的構(gòu)件。等效構(gòu)件上所做的瞬時(shí)功，應(yīng)等于整個(gè)系統(tǒng)所做等效構(gòu)件上所做的瞬時(shí)功，應(yīng)等于整個(gè)

8、系統(tǒng)所做瞬時(shí)功之和。瞬時(shí)功之和。瞬時(shí)功率不變瞬時(shí)功率不變等效力或等效力矩等效力或等效力矩1 1、等效動(dòng)力學(xué)模型的建立、等效動(dòng)力學(xué)模型的建立目的：通過建立外力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的函數(shù)表達(dá)式，研究機(jī)目的：通過建立外力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的函數(shù)表達(dá)式，研究機(jī) 械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)原則：使系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動(dòng)力學(xué)效果保持不變?cè)瓌t：使系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動(dòng)力學(xué)效果保持不變等效構(gòu)件的動(dòng)能，應(yīng)等于原系統(tǒng)的總動(dòng)能等效構(gòu)件的動(dòng)能，應(yīng)等于原系統(tǒng)的總動(dòng)能動(dòng)能不變動(dòng)能不變等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效動(dòng)力學(xué)模型等效動(dòng)力學(xué)模型等效力矩：等效力矩：Me 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：Je等效力：等效力：Fe 等效質(zhì)量

9、：等效質(zhì)量：me等效等效參數(shù)參數(shù)等效參數(shù)的確定：等效參數(shù)的確定：1 1）、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)）、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)根據(jù)動(dòng)能不變等效條件，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量根據(jù)動(dòng)能不變等效條件，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J Je e 22211221111 222nmeisisjjijnsiieisiiEJmvJvJmJ根據(jù)瞬時(shí)功率不變等效條件，等效力矩根據(jù)瞬時(shí)功率不變等效條件，等效力矩M Me e111coscosnmeiiijjijniieiiiiMPFvMvMFM根據(jù)動(dòng)能不變等效條件，等效質(zhì)量根據(jù)動(dòng)能不變等效條件，等效質(zhì)量m me e2 2）、移動(dòng)件為等效構(gòu)件：）、移動(dòng)件為等效構(gòu)件：22211221111222nmeis

10、isjjijnsiieisiiEm vmvJvmmJvv根據(jù)瞬時(shí)功率不變等效條件，等效力根據(jù)瞬時(shí)功率不變等效條件，等效力 111coscosnmeiiijjijniieiiiiPF vFvMvFFMvv等效力或力矩的特征：等效力或力矩的特征：等效力或力矩是一個(gè)假想力或力矩；等效力或力矩是一個(gè)假想力或力矩；等效力或力矩為正，是等效驅(qū)動(dòng)力或力矩，反之，為等效等效力或力矩為正，是等效驅(qū)動(dòng)力或力矩，反之，為等效阻力或力矩；阻力或力矩；等效力或力矩不僅與外力（矩）有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)等效力或力矩不僅與外力（矩）有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比有關(guān)；于等效構(gòu)件的速度比有關(guān)；等效力或力矩與機(jī)械系統(tǒng)

11、驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。等效力或力矩與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。等效質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特征：等效質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特征：等效質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)假想的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；等效質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)假想的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；等效質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不僅與各構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，等效質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不僅與各構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比平方有關(guān)；而且與各構(gòu)件相對(duì)于等效構(gòu)件的速度比平方有關(guān)；等效力矩與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。等效力矩與機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的真實(shí)速度無關(guān)。等效力等效力F F和等效力矩和等效力矩M M與各速度比有關(guān)，因此與各速度比有關(guān)，因此F F和和M M是機(jī)構(gòu)位是機(jī)構(gòu)

12、位置的函數(shù)。置的函數(shù)。 m m和和J J由速度比的平方而定，總為正值；并且由速度比的平方而定，總為正值；并且m m和和J J僅是機(jī)僅是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。構(gòu)位置的函數(shù)。 1 1）、動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式）、動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式 不考慮摩擦力，將重力看作驅(qū)動(dòng)力或阻力不考慮摩擦力，將重力看作驅(qū)動(dòng)力或阻力 W WFedFed 、W WMedMed：某一位移過程中等效驅(qū)動(dòng)力、力矩所作的功：某一位移過程中等效驅(qū)動(dòng)力、力矩所作的功 W WFerFer 、W WMerMer：某一位移過程中等效阻力、力矩所作的功：某一位移過程中等效阻力、力矩所作的功 m me0e0 、 m me e ：某一位移開始與結(jié)束時(shí)

13、的等效質(zhì)量：某一位移開始與結(jié)束時(shí)的等效質(zhì)量 J Je0e0、J Je e：某一位移開始時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：某一位移開始時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 V V0 0(0 0) )、 V ()V ()：某一位移開始與結(jié)束時(shí)等效點(diǎn)的速度：某一位移開始與結(jié)束時(shí)等效點(diǎn)的速度（角速度）（角速度） 2 2、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的建立與求解機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的建立與求解22001122FedFereeWWmVm V22eeee001122M dM rWWJJ2 2）、力或力矩形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式）、力或力矩形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式 0220000012)2(1SSSFedFeredSerSederSSeSeeF dmVm VWWF dF

14、 dFFdeederFFFS S為等效點(diǎn)的位移為等效點(diǎn)的位移 將上式微分將上式微分 201()()02SeSeSSddF dmVdd22/112()2/22VmVmeeeSSSddtdddVFmVVmddtddtd2()2tmeeSdVFm ad其中其中a at t等效點(diǎn)的切向加速度等效點(diǎn)的切向加速度 用用M Md d，M Mr r表示，表示，等效構(gòu)件的轉(zhuǎn)角；等效構(gòu)件的轉(zhuǎn)角；等效構(gòu)件角加速度等效構(gòu)件角加速度2()2JeedMJd3 3）、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的解法）、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的解法 機(jī)器的機(jī)械特性是表示機(jī)器力參數(shù)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系。機(jī)器的機(jī)械特性是表示機(jī)器力參數(shù)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系。有的機(jī)器的驅(qū)

15、動(dòng)力或阻力是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，有的機(jī)器的驅(qū)有的機(jī)器的驅(qū)動(dòng)力或阻力是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，有的機(jī)器的驅(qū)動(dòng)力或阻力是速度的函數(shù)，有的驅(qū)動(dòng)力或阻力是常數(shù)。而在動(dòng)力或阻力是速度的函數(shù)，有的驅(qū)動(dòng)力或阻力是常數(shù)。而在實(shí)際中解決很多機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往近似地認(rèn)為驅(qū)動(dòng)力實(shí)際中解決很多機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往近似地認(rèn)為驅(qū)動(dòng)力和阻力是其中機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。和阻力是其中機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。 解機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式時(shí)，主要研究力是機(jī)構(gòu)位置函數(shù)時(shí)其解機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式時(shí)，主要研究力是機(jī)構(gòu)位置函數(shù)時(shí)其等效構(gòu)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。等效構(gòu)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。 解析法解析法 當(dāng)?shù)刃ЯΓ兀┦菣C(jī)構(gòu)位置的函數(shù)時(shí)，宜采用動(dòng)能當(dāng)?shù)刃ЯΓ兀┦菣C(jī)構(gòu)位置的函數(shù)時(shí)，宜采用動(dòng)

16、能形式的運(yùn)動(dòng)方程式形式的運(yùn)動(dòng)方程式 若等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件，采用若等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件，采用 22001122FedFereeWWmVm V若等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，采用若等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，采用 22001122MedMereeWWJJ角位移角位移 0eederMMM02200022eeMedMereJJWWWM dEEE W W：該區(qū)間的剩余功（盈虧功）：該區(qū)間的剩余功（盈虧功）E E：動(dòng)能增量：動(dòng)能增量 022000022eeeeeeJWJM dJJJ從起動(dòng)開始算起從起動(dòng)開始算起 WEE, 0, 000022eeeEM dJJ( ),( ),( )eeeeMMJJ （1 1）求等效構(gòu)件的角速度）

17、求等效構(gòu)件的角速度 （2 2）求等效構(gòu)件的角加速度）求等效構(gòu)件的角加速度 dddddtddtddd可由可由 022eeeEM dJJ求導(dǎo)得求導(dǎo)得 （3 3）求機(jī)器的運(yùn)動(dòng)時(shí)間）求機(jī)器的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t t dtdddt ttddt0000dtt00dtt若從起動(dòng)開始算起若從起動(dòng)開始算起 00t0dtW 求解過程說明，只要已知求解過程說明，只要已知 ，便能準(zhǔn)，便能準(zhǔn)確求出機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。確求出機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 ( ),( )eeeeMMJJ 若若 以線圖或表格的形式給出，用圖解以線圖或表格的形式給出，用圖解法較方便，但精度較差。法較方便，但精度較差。 圖解法圖解法 ( ),( )eeeeMMJJ

18、（1 1）求曲線）求曲線 )(022eeeEM dJJ可知可知只與只與E E和和J J有關(guān)，故可借助有關(guān)，故可借助 ( ),( )eeEEJJ確定確定 )(先求出曲線先求出曲線 ( ),( )ededererMMMM，將兩曲線相減得，將兩曲線相減得 ( )eeMM根據(jù)根據(jù) 0eEM d得曲線得曲線 )(EE 再根據(jù)再根據(jù) ee( )JJ將兩圖中各個(gè)將兩圖中各個(gè))(由由位置對(duì)應(yīng)的位置對(duì)應(yīng)的E E和和J J代入代入式求得式求得，再作出曲線，再作出曲線 （2 2）求曲線）求曲線 )(求出曲線求出曲線)(微分得微分得 dd（3 3）求曲線）求曲線 )(tt )(倒函數(shù)曲線倒函數(shù)曲線 )(110dt)(

19、tt 1 1 、周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)、周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)原因分析：原因分析：2122()11 22 0edereaeaeaeaWMMdJJ7-3、機(jī)械速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法 機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，等機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，等效驅(qū)動(dòng)力矩效驅(qū)動(dòng)力矩M Meded和等效阻力和等效阻力矩矩M Merer的周期性變化，將引的周期性變化，將引起機(jī)械速度的周期性波動(dòng)。起機(jī)械速度的周期性波動(dòng)。盈功：盈功：機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功大于阻抗功，其多余出來的功。機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功大于阻抗功，其多余出來的功。虧功：虧功：機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功小于阻抗功，不足部分的功機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功小于阻抗功，不足部分的功平均角速度和速度不均勻系數(shù)平均角速度和速度不均勻系數(shù)

20、平均角速度平均角速度m m是指一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，角速度的平均值。是指一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，角速度的平均值。 該平均值稱為機(jī)器的額定轉(zhuǎn)該平均值稱為機(jī)器的額定轉(zhuǎn)速，工程中以算術(shù)平均值近似代速，工程中以算術(shù)平均值近似代替實(shí)際平均值替實(shí)際平均值01TmdtT機(jī)械速度波動(dòng)的程度可用速度不均勻系數(shù)機(jī)械速度波動(dòng)的程度可用速度不均勻系數(shù)來表示：來表示：maxmin2mmaxminm分析：分析： m m可以由機(jī)械的名牌上查額定轉(zhuǎn)速可以由機(jī)械的名牌上查額定轉(zhuǎn)速n n進(jìn)行換算得到。從式進(jìn)行換算得到。從式子看子看 越小，主軸越接近勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。不同類型的機(jī)械，對(duì)速度越小，主軸越接近勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。不同類型的機(jī)械，對(duì)速度不均勻系數(shù)不均勻

21、系數(shù) 的要求是不同的。的要求是不同的。maxmin(1) 122mm 調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的方法是在機(jī)械中加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的方法是在機(jī)械中加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件很大的回轉(zhuǎn)件-飛輪飛輪 盈功使飛輪的動(dòng)能增加，虧功使飛輪的動(dòng)能的減少。盈功使飛輪的動(dòng)能增加，虧功使飛輪的動(dòng)能的減少。 飛輪在機(jī)械中的作用，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)儲(chǔ)能器。由于其轉(zhuǎn)飛輪在機(jī)械中的作用，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)儲(chǔ)能器。由于其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動(dòng)能的形式將多余的動(dòng)慣量大，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動(dòng)能的形式將多余的能量儲(chǔ)存起來，使主軸角速度上升的幅度減??；反之，當(dāng)機(jī)能量儲(chǔ)存起來，使主軸角速度上升的幅度減??；反之，當(dāng)機(jī)

22、械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪又釋放出其儲(chǔ)存的能量，以彌補(bǔ)能量的械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪又釋放出其儲(chǔ)存的能量，以彌補(bǔ)能量的不足，從而使主軸的角速度下降的幅度減小。不足，從而使主軸的角速度下降的幅度減小。2 2、飛輪設(shè)計(jì)的基本原理：、飛輪設(shè)計(jì)的基本原理：222maxmaxminmaxmin1()()2eFeFmWEEJJJJ 近似設(shè)計(jì)中忽略其他構(gòu)件所具備的動(dòng)能，即：飛輪的動(dòng)近似設(shè)計(jì)中忽略其他構(gòu)件所具備的動(dòng)能，即：飛輪的動(dòng)能就是整個(gè)機(jī)械的動(dòng)能。能就是整個(gè)機(jī)械的動(dòng)能。 當(dāng)主軸處于最大角速度當(dāng)主軸處于最大角速度 maxmax時(shí)，飛輪具有最大動(dòng)能時(shí)，飛輪具有最大動(dòng)能E Emaxmax，反之，角速度為反之，角速度為 min

23、min時(shí)，飛輪具有最小動(dòng)能時(shí)，飛輪具有最小動(dòng)能E Eminmin。因此，最大。因此，最大盈虧功為：盈虧功為： 因系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J Je e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J JF F，則有安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為：則有安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為：max2 FmWJ 分析：分析： 當(dāng)當(dāng) W Wmaxmax與與 m m一定時(shí)，一定時(shí)，J JF F與與 之間的關(guān)系為一等邊雙曲線，之間的關(guān)系為一等邊雙曲線，當(dāng)當(dāng) 已很小時(shí)，若使其稍微減小，則已很小時(shí)，若使其稍微減小，則J JF F會(huì)激增，使飛輪笨重。會(huì)激增，使飛輪笨重。當(dāng)當(dāng)J JF F與與 m m一定時(shí)，一定時(shí)，W Wmaxmax與與 成正比，即最大盈虧功越大，成正比，即最大盈虧功越大，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度越不均勻。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度越不均勻。 J JF F與與 m m2 2成反比，即主軸的平均轉(zhuǎn)速越高，所需安裝在主成反比，即主軸的平均轉(zhuǎn)速越高，所需安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小。軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小。2222121mmFFmFmFJJJJ若飛輪安裝在其它轉(zhuǎn)速不同的軸上，須滿足：若飛輪安裝在其它轉(zhuǎn)速不同的軸上，須滿足：計(jì)算計(jì)算J JF F，首先需確定，首先需確定 W Wmaxmax 。 1 aoaoMAMMdS M M為驅(qū)動(dòng)力距，為驅(qū)動(dòng)力距，M”M”為阻力距。為阻力距。